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大量已建建筑物及构筑物正处于结构寿命周期的中后期急需加固补强,在这种环境下推动了建筑结构加固技术的高速发展。粘钢加固技术以其施工简单安全、现场作业量少、工期短等优点备受工程界的青睐。从20世纪以来,国内外学者对其进行了深入的研究获得了一定的实用价值,但是粘钢加固技术仍然不够完善,存在一些不足之处。针对这一现状,本文进行了钢筋混凝土梁粘钢加固试验研究和粘钢加固梁的仿真模拟分析。
通过7根钢筋混凝土梁的一次加载破坏试验,对比未加固梁、加固梁极限荷载下的破坏模式,着重研究了粘钢加固梁在整个加载过程中其正截面承载力、斜截面承载力变化情况、截面抗弯刚度变化情况、裂缝发展情况以及混凝土梁的变形性能和内力重分布的情况;通过梁底粘钢和梁侧粘钢两种不同粘贴方式的对比破坏试验,研究了不同粘贴方式对混凝土梁的变形性能理和破坏机理的影响;保持粘钢截面积不变,随着钢板厚度的增加,探讨了钢板厚度的变化对混凝土梁的受力机理的影响。
从破坏试验结果可以看出:钢板与混凝土梁间粘结可靠,且协同工作的性能良好,经加固后的钢筋混凝土梁极限承载力显著提高,短期抗弯刚度增大,钢板约束混凝土表面,使裂缝的发展得到了有效的控制。为了保证钢板的粘贴质量,钢板端部采用化学锚栓进行锚固。对比试验梁不同情况下的破坏状况,表明化学锚栓能够有效改善钢板端部的应力集中现象,避免加固梁在加载过程中发生剪切破坏,在一定程度上也提高了混凝土梁的延性,使其合理承受荷载。在满足一定施工工艺的前提下,其锚固的效果是可靠的,可以在实际工程中推广使用。
此外,通过分析粘贴不同厚度钢板加固梁的裂缝开展情况及变形过程,探讨了加固梁在整个加载过程中的刚度变化和变形验算问题。通过对现有理论公式的研究,推导出相应情况下梁挠度计算的参考公式。经验证公式计算结果与试验结果基本吻合。
运用ANSYS有限元分析软件对加固梁整个加载过程进行非线性分析,分析结果表明粘钢加固梁在正常使用条件下的破坏模式跟普通混凝土梁基本类似,只是增加了钢板的作用。进一步验证了本次试验结果的可信性,为工程实践的运用和推广提供了理论依据。